A hidegpréselt alkatrészek felületén gyakran jelentkezik dörzsölésnyom, és a helyszínen gyakran hangzik el az igény: „A következő anyagból készült termékekhez a foszfátbevonatot vastagabbra kell csinálni.”
Van-e értelme ennek a megállapításnak? Igen. A nem elégséges bevonat valóban csökkentheti a karcolódásellenes képességet. Azonban ha minden dörzsölésnyomot pusztán a „vékony bevonatra” vezetünk vissza, akkor a változtatásokkal egyre inkább eltérhetünk a helyes iránytól.
A lényeg nem az, hogy az anyag gyártásakor mennyi bevonat kerül rá, hanem az, hogy az adott munkafolyamatnál, ahol könnyen keletkezhet dörzsölésnyom, még mennyi hatékony védelem marad a felületen.
I. Hogyan is jön létre a dörzsölésnyom?
A helyszínen emlegetett „dörzsölésnyom” magában foglalhatja a tapadási karcolódást, a kemény szemcsék okozta karcolásokat és más hasonló eseteket; nem lehet csak néhány barázda alapján megállapítani a kiváltó okot.
A tipikus tapadási karcolódás akkor következik be, amikor a védelmi réteg az anyag és a szerszám között helyileg megszűnik hatékonynak lenni, a fémek közvetlenül érintkeznek, nagy nyomás és relatív elmozdulás hatására összetapadnak, majd lerántják és leszakítják egymást, így keletkeznek a durva karcolódási nyomok.
Ezért először nem azt kell megvizsgálni, hogy „mekkora a bevonat vastagsága”, hanem azt, hogy miért vált ez a terület elsőként védtelenné? A hideghúzásos kenőrétegnek egyszerre kell csökkentenie a súrlódást és meg kell tudnia tapadnia az anyagra, hogy elviselje a további alakváltozást. Hideghúzásos kenőrétegek vizsgálata
II. A foszfátbevonat és a kenőréteg nem ugyanaz
Jelen esetben a gyakori acélhuzal-foszfát–szappanosítás rendszerről beszélünk.
A foszfátbevonat átalakulási réteget képez, ami a további kenéshez biztosít tapadási alapot, és segít elválasztani az anyagot a szerszámtól; a szappanosítás során keletkező fém-szappan és a rajta lévő szappanréteg pedig közreműködik a súrlódás csökkentésében. Ezek a rétegek együttműködnek, nem elegendő csak az egyiket vizsgálni.
Az, hogy a foszfátbevonat vastagabb, nem jelenti automatikusan a szappanosítás elégségességét; és az sem, hogyha sok szappanréteg látható a felületen, hogy az alakváltozás során megmarad. Szakirodalmi kutatások rámutatnak arra is, hogy túl vastag szappanréteg felhalmozódhat a szerszámon, és ronthatja a méretpontosságot. Ezért a „még vastagabbra” javaslat nem jelent korlátlan fejlesztést. Foszfát–szappanosítás rendszerének vizsgálata
III. Ha a bevonat tömege megfelelő, miért jön mégis elő dörzsölésnyom?
Először tisztázni kell: a bevonat tömege az egységnyi felületre jutó bevonat tömegét jelenti, általában g/m²-ben adjuk meg; a bevonat vastagsága pedig geometriai vastagság, általában μm-ben szokás mérni. A két mutató összefügg egymással, de nem azonos jelentésű.
Egyetlen bevonat-tömeg-mutató nem tudja egyszerre megválaszolni az alábbi három kérdést:
Ezért a foszfátbevonat minőségének vizsgálatakor figyelembe kell venni a bevonat egyenletes fedését, kristályos szerkezetét és tapadását is, nem elég pusztán egy súlyértéket összehasonlítani. Hidegalakítású foszfátbevonatok értékelése
- Az egyenletes fedés: Az átlagos bevonat-tömeg nem jelenti azt, hogy minden ponton teljes a bevonat.
- A tapadás szilárdsága: Az, hogy van bevonat, nem garantálja, hogy az alakváltozás során nem fog leválni.
- A kenőréteg hatékonysága: Az, hogy a foszfátbevonat megfelelő, nem jelenti azt, hogy a szappanosítás állapota és a kenés is megfelelően működik.
IV. Ami leginkább elkerüli a figyelmet: a „vizsgálati állapot” és a „használati állapot” közötti különbség
Ha az acélhuzalt szappanosítás után még húzni is kell, akkor a szappanosítás utáni bevonat-tömeg nem feltétlenül tükrözi közvetlenül a felület állapotát, amikor az anyag a hidegpréselő gépbe kerül.
Ugyanígy, a többállomásos hidegpréselés sem egyetlen művelettel zajlik le. Az előző állomás már kitágítja a felületet és károsítja a bevonatot, a következő állomás pedig tovább préseli és csúsztatja az anyagot. Az, hogy az első állomáson nem jelentkezett dörzsölésnyom, nem jelenti azt, hogy a következőknél is elegendő védelem maradt.
Ezért előfordulhat, hogy ugyanaz a felületkezelés egy alkatrész esetében megfelelő, de ha ugyanezzel az anyaggal nagyobb felületkitágulást vagy hosszabb csúszási útvonalat igénylő alkatrészt készítünk, akkor már nem lesz elegendő. A többállomásos kenés hatékonyságának értékelésében külön tesztelik az első szakasz felületkitágulását és a következő szakasz karcolódásellenes tulajdonságait. Többállomásos hidegpréselés kenésének értékelése
V. A fólia megedzése valóban hasznos?
Hasznos, de csak abban az esetben, ha a probléma valóban a hiányzó hatékony rétegben keresendő. Nem szabad a „csak a vastagság számít” nézet ellen tiltakozva azt állítani, hogy a vastagság nem fontos.
A Nippon Steel egyik kísérlete kimutatta, hogy a vizsgált feltételek között a vastagabb maradványfoszfát-szappanréteg jobb tapadásvédelmet nyújt; ugyanakkor a súrlódási együttható nem csökkent észrevehetően a vastagság növekedésével, ráadásul a kontaktus hőmérséklete és az eszköz felületi érdessége is jelentősen befolyásolja a teljesítményt.
Ez azt mutatja, hogy „kevésbé hajlamos a letépődésre” és „alacsonyabb súrlódás” nem teljesen ugyanaz, és a vastagság sem az egyetlen tényező. Ezek a kísérleti eredmények nem fordíthatók át egy az egyben minden acélhuzalra vagy alkatrészre vonatkozó általános rétegvastagsági követelményekre. Nippon Steel hidegen szerszámozott alkatrészek technológiai jelentése, 4. fejezet
VI. Ha letépődések jelennek meg, mit kell ellenőriznie az anyagbeszállítónak?
Javasolt három konkrét ponton elvégezni a vizsgálatokat ahelyett, hogy először csak a foszfátálodás idejét növelnénk:
Ellenőrzési pont Mit kell tisztázni
A gépen használt huzal Tényleges üzemi körülmények között: rendellenes-e a foszfátréteg tömege, a szappanréteg állapota, illetve a fedés és tapadás
Minden munkaállomás mintái Megállapítani, hogy melyik lépésnél kezdődnek a letépődések, és milyen alakváltozásoknak volt kitéve az alkatrész addig
Normál és hibás termelési tételek Összehasonlítható feldolgozási körülmények között: milyen ismétlődő különbségek mutatkoznak a felületkezelés minőségében
Ha lokális fedettséghiányt észlelünk, először a fedést kell rendezni; ha a réteg könnyen leválik, akkor a préregykezelés és a rétegalakulás minőségét kell ellenőrizni; ha a szappanréteg állapota eltér a normálistól, akkor az ezzel kapcsolatos folyamatokat kell beállítani. Csak akkor célszerű a rétegtömeg növelését kiemelt ellenőrzési irányként kezelni, ha a bizonyítékok a rétegmennyiség hiányára utalnak.
A tesztelés során nem elég pusztán azt figyelni, hogy „néhány darab szépen elkészült”. Összehasonlítható körülmények között rögzíteni kell a folyamatos gyártás során a letépődések időpontját, a hibás darabok arányát és a szerszám tapadását, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy a javulás tartós.
Záró gondolatok
A hidegen szerszámozott alkatrészek letépődéseinek egyik lehetséges oka a foszfátfólia elégtelen vastagsága, de ez nem egy azonnali következtetés a letépődések megjelenésekor.
Anyagbeszállítóként nem csupán egy megfelelő rétegtömegtartományt kell szállítanunk, hanem egy olyan felületkezelést, amely összhangban van a vevő formázási követelményeivel és stabilan képes teljesíteni feladatát.
Ha a rétegmennyiséget kell növelni, akkor azt tegyük; ha pedig a fedést, a tapadást vagy a kenést kell megoldani, akkor azokat a problémákat kezeljük. A réteget nemcsak vastagon, hanem helyesen is kell kialakítani.